[发明专利]一种激光超声送粉装置及加工方法

说明书

本发明涉及航空航天技术领域，公开了一种激光超声送粉装置及加工方法。激光超声送粉装置包括送粉器组件，送粉器组件被配置为向待加工的工件输送增强颗粒混合物粉末；超声发生器组件，可拆卸连接于送粉器组件，且位于送粉器组件内部，超声发生器组件的中心处设置有激光通道；激光发射组件，设置于超声发生器组件上方，且与送粉器组件和超声发生器组件同轴设置，激光发射组件发射的激光经激光通道向待加工的工件发射激光，以产生熔池；所述超声发生器组件被配置为对所述送粉器组件出口处的所述增强颗粒混合物粉末和所述待加工的工件上的所述熔池产生超声振动。利用上述装置可以提高粉末弥散的效果，并且强化激光加工之后的耐磨层。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种激光超声送粉装置及加工方法。

背景技术

飞机在服役过程中，由于受环境和各种应力的作用，其结构和附件会发生腐蚀、损伤及疲劳破坏。而这些失效形式往往是从结构局部表面开始，然后进一步向构件内部扩展或延伸，如腐蚀、磨损、疲劳裂纹都是从结构表面开始向结构内部延伸。针对飞机的部分零件需要具有高耐磨、高强度、长寿命(疲劳)等服役性能，对飞机部分零件表面易磨损失效区域进行激光熔注耦合仿生再造，在飞机零件表面制造一层耐磨抗裂仿生结构层，改善飞机零部件表面的耐磨损和抗疲劳裂纹性能，从而提高飞机部分零件使用寿命。

激光熔注技术是高温光束、增强颗粒与母材表面共同作用的过程。激光熔注与激光熔覆差别为：一种使母材熔融包覆增强颗粒，一种使增强颗粒熔融覆盖母材表层。激光熔注技术由于可改善加工后基体组织及降低缺陷率而得到广泛应用。激光熔注工艺是利用激光产生的高温使母材表面部分区域熔融，高速气流流化增强颗粒、带动进入熔融金属，熔融金属在光束离开后迅速冷却。增强颗粒受高温作用时间短，不熔融或仅表层熔融，随熔融母材固化存留于母材表层，形成耐磨、耐蚀性能优越的表面改性层。由于只对母材表面进行改性，节省加工时间及消耗材料，因此，激光注入技术特别适用于大型器件的加工。在激光熔注工艺中，通常以增强颗粒的特性改善母材性能。为获得优良的改性表层，增强的某些性质是必须考虑的，如与母材间化学反应、熔点及塑韧性。

激光熔注工艺是依靠送粉器与激光的配合进行加工，为不令增强颗粒过多熔融，且得到性能均一的改性表层，需严格控制增强颗粒在高温中停留时间。同时，由于激光熔融下的熔池面积有限，所以这些问题对送粉器的设备稳定性、操作灵敏度及准确性极具挑战。由于增强颗粒尺寸细小，易氧化、结块，不易保存及不易准确传输至加工区域，且在混合送粉时，易出现颗粒混合不均匀的问题。在实际生产中，通常使用送粉机构进行增强颗粒的混合及输送，确保加工时颗粒流的稳定性及连续性。

为解决上述问题，本发明中提供了一种激光超声送粉装置及加工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光超声送粉装置及加工方法，利用该装置可以提高粉末弥散的效果，并且强化激光加工之后的耐磨层。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种激光超声送粉装置，包括：

送粉器组件，所述送粉器组件被配置为向待加工的工件输送增强颗粒混合物粉末；

超声发生器组件，可拆卸连接于所述送粉器组件，且位于所述送粉器组件内部，所述超声发生器组件的中心处设置有激光通道；

激光发射组件，设置于所述超声发生器组件上方，且与所述送粉器组件和所述超声发生器组件同轴设置，所述激光发射组件发射的激光经所述激光通道向所述待加工的工件发射激光，以产生熔池；

所述超声发生器组件被配置为对所述送粉器组件出口处的所述增强颗粒混合物粉末和所述待加工的工件上的所述熔池产生超声振动。

优选地，所述超声发生器组件包括：

连接板，连接于所述送粉器组件；